JP3683369B2

JP3683369B2 - Charged particle exposure method and apparatus

Info

Publication number: JP3683369B2
Application number: JP33558096A
Authority: JP
Inventors: 新一濱口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2016-12-16
Also published as: JPH10172895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は荷電粒子露光装置に関し、電子ビーム等の荷電粒子を用いて試料の露光を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェーハ上にデバイスパターンを形成する際に、少品種大量生産の場合にはパターンの親としてマスクないしレチクルを作成し、アライナーないしステッパーでウェーハ上に転写する技術が広く使用されている。そのマスク・レチクルの製作の際の乾板露光には、電子ビーム等の荷電粒子を偏向・照射する荷電粒子露光装置が広く使用されている。また、多品種少量生産および短納期生産の場合にはウェーハ上に直接荷電粒子露光を行う。なお、乾板とはガラス基板の上に光を遮るための金属膜をスパッタし、その上にビームに感光するレジストを塗布したものであり、ウェーハの場合はウェーハ上に直接レジストを塗布する。
【０００３】
このような露光装置では荷電粒子のビーム径（ビームサイズ）が常時一定となるよう管理する必要がある。
図６は従来の露光装置のビーム測定装置の一例の構成図を示す。なお、電子銃１０〜ファラディーカップ１８までは真空チャンバ内に設置されているが、図面を分り易くする為に省略している。同様の目的で本発明に直接は関らない機器も省略している。他の図においても同様である。同図中、電子銃１０より発射された電子ビーム１１は主アパーチャ１２を通して整形され、縮小レンズ１３及び対物絞り１４を通して縮小し、更に偏向器１５で静電偏向されて乾板の置かれる焦点位置に投影される。この投影面にナイフエッジ１７を設けたファラディーカップ１８が設置されている。
【０００４】
ここで、ＣＰＵ２１から図７（Ｂ）に示すブランキング信号をブランキング電極２３に供給して、その接地レベル期間に電子ビームを投影面に照射させると共に、偏向制御回路２０に指示を出して偏向器１５に図７（Ａ）に示す偏向電圧を印加する。これによって投影面上で電子ビームをＸ方向に走査し、ファラディーカップ１８で検出される図７（Ｃ）に示す検出信号を信号処理回路１９に供給する。信号処理回路１９では上記検出信号を微分して図７（Ｄ）に示す微分信号を得て、この微分信号が予め定められた設定レベルの閾値を越える期間Ｔ１を計測してビームサイズを推定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置では、微分信号を閾値と比較することでビームサイズを測定するため、閾値の設定そのものにあいまいさを含んでおり、また閾値の変動によってビームサイズが変動し、正確なビームサイズの測定が行えないという問題があった。本発明は上記の点に鑑みなされたもので、閾値の変動の影響を受けることなく、常時、ビームサイズの測定を正確に行いえる荷電粒子露光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、アパーチャを通過した荷電粒子ビームを縮小レンズにより縮小して投影面上を走査し、上記投影面上の試料の露光を行う荷電粒子露光方法において、
上記アパーチャを上記走査方向に互いに離間させて複数配置して、それらを通過する電子ビームを独立にオン／オフし、
上記投影面上の所定位置で荷電粒子ビームを検出し、
上記複数のアパーチャを通過した荷電粒子ビームを走査して、一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されてから次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されるまでの期間と、上記複数のアパーチャの離間距離とから縮小率を求め、上記縮小率と各アパーチャの走査方向幅とから上記投影面上の荷電粒子の走査方向幅であるビームサイズを計算する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、アパーチャを通過した荷電粒子ビームを縮小レンズにより縮小して投影面上を走査し、上記投影面上の試料の露光を行う荷電粒子露光装置において、
上記アパーチャを上記走査方向に互いに離間させて複数配置して、それらを通過する電子ビームを独立にオン／オフする手段と、
上記投影面上の所定位置で荷電粒子ビームを検出する検出手段と、
上記複数のアパーチャを通過した荷電粒子ビームを走査して、一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されてから次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されるまでの期間と、上記複数のアパーチャの離間距離とから縮小率を求め、上記縮小率と各アパーチャの走査方向幅とから上記投影面上の荷電粒子の走査方向幅であるビームサイズを計算する計算手段とを有する。
【０００８】
このため、検出手段で得た検出信号、又はこの検出信号を微分した信号を閾値と比較して荷電粒子ビームの検出時点を決める場合、閾値が変動したとしても一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームの検出時点から次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームの検出時点までの期間は変動することがなく、この変動のない期間とアパーチャの離間距離とアパーチャの幅とから常時正確なビームサイズを求めることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の荷電粒子露光装置において、
前記複数のアパーチャは第１のアパーチャを中心としてＸ方向及びこれと直交するＹ方向に離間した第２，第３のアパーチャであり、
上記第１，第２のアパーチャを通過した荷電粒子ビームをＸ方向に走査し、上記第１，第３のアパーチャを通過した荷電粒子ビームをＹ方向に走査する。
【００１０】
このため、閾値の変動に拘らずＸ方向のビームサイズ、及びＹ方向のビームサイズを常時正確に求めることができ、更にＸ方向、Ｙ方向夫々のビームサイズから非点収差を求めることが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の荷電粒子露光装置において、
前記第１乃至第３のアパーチャはブランキングアパーチャアレイ内の任意のアパーチャを選定する。
【００１１】
このようにブランキングアパーチャアレイではＸ方向、Ｙ方向に離間するアパーチャを任意に選定してＸ方向のビームサイズ、Ｙ方向のビームサイズ、及び非点収差を求めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明装置の一実施例の構成図を示す。同図中、電子銃３０より発射された電子ビーム３１は主アパーチャ３２ａ及び補助アパーチャ３２ｂ夫々を通して整形される。この主アパーチャ３２ａ，補助アパーチャ３２ｂ夫々を通った電子ビームは縮小レンズ３３及び対物絞り３４を通して縮小され、更に偏向器３５で静電偏向されて乾板の置かれる焦点位置に投影される。この投影面にはナイフエッジ３７を設けた検出手段としてのファラディーカップ１８が設置されている。計算手段としてのＣＰＵ４１は偏向制御回路４０を通して主アパーチャ３２ａ，補助アパーチャ３２ｂ夫々のブランキング電極の作動制御、及び偏向制御回路４０への指示等を行い、信号処理回路３９から処理結果を通知されてビームサイズを算出する。
【００１３】
ここで、主アパーチャ３２ａ，補助アパーチャ３２ｂについて図２，図３を用いて説明する。図２は図１の縮小レンズ３３側から見た下面図、図３は図２の下方から見た側面図を示す。図２，図３において、支持部材５０に貫通孔５１，５２，５３が穿設されている。貫通孔５１が主アパーチャ３２ａとなり、貫通孔５２が補助アパーチャ３２ｂとなり、貫通孔５３は図１に示されていないが補助アパーチャ３２ｃとなる。支持部材５０上には貫通孔５１，５２，５３夫々を囲むように略コ字状のシールド電極５４，５５，５６，及びブランキング電極５７，５８，５９夫々が立設されている。シールド電極５４〜５６は配線６０によって接地され、ブランキング電極５７〜５９夫々には端子６１〜６３夫々よりブランキング信号が供給される。
【００１４】
例えば端子６１のブランキング信号が値０（電圧０Ｖ）のときはブランキング電極５７とこれに対向するシールド電極５４との間に電位差が生じないため、電子ビームは偏向されることなく貫通孔５１を通過する。即ち主アパーチャ３２ａが開口する。ブランキング信号が値１（電圧Ｖ₁）のときはブランキング電極５７とシールド電極５４との間の電位差に応じた電界によって貫通孔５１を通過する電子ビームは偏向され、対物絞り１４の外側に到達し、投影面には到達することがない。なお、上記の主アパーチャ５３ａの貫通孔５１と補助アパーチャ５３ｂ，５３ｃの貫通孔５２，５３夫々との間の距離Ａ，Ｂ夫々は所定値とされている。
【００１５】
図１に戻って説明するに、ＣＰＵ４１から偏向制御回路４０に指示を出して偏向器３５に図４（Ａ）に示す偏向電圧を印加する。これと共に主アパーチャ３２ａのブランキング電極５７に図４（Ｂ）に示す主ブランキング信号を印加して、その値が０の期間に主アパーチャ３２ａを開口させる。そして補助アパーチャ３２ｂのブランキング電極５８に図４（Ｃ）に示す補助ブランキング信号を印加して、その値が０の期間に補助アパーチャ３２ｂを開口させる。上記の主ブランキング信号と補助ブランキング信号夫々の値０の期間は重ならないように設定されている。
【００１６】
これによって、まず主アパーチャ３２ａを通った電子ビームがＸ方向に走査されてファラディーカップ３８に到達し、図４（Ｄ）の実線Ｉに示す検出信号が得られる。この後、補助アパーチャ３２ｂを通った電子ビームがＸ方向走査によりファラディーカップ３８に到達し、図４（Ｄ）の実線IIに示す検出信号が得られる。この検出信号は信号処理回路３９に供給されて微分され、図４（Ｅ）に実線III ，IVで示す微分信号とされる。信号処理回路３９は実線III の主アパーチャ３２ａの微分信号の立上り部分が閾値Ｖref を越える時点から実線IVの補助アパーチャ３２ｂの微分信号の立上り部分が閾値Ｖref を越えるまでの期間Ｔ２を計測してＣＰＵ４１に通知する。
【００１７】
ところで、偏向器３５の偏向量は較正されており、一定速度で偏向を行うため、期間Ｔ２は投影面における偏向量（長さ）とみなすことができる。
また、図２に示す既知の距離（貫通孔５１，５２夫々の対応する辺の距離）Ａと測定値Ｔ２との比は縮小レンズ３３の縮小率αを表わしており、既知の主アパーチャ３２ａの貫通孔５１のＸ方向幅ａと上記縮小率αとから投影面におけるＸ方向ビームサイズを知ることができる。ＣＰＵ４１では上記測定値Ｔ２と距離Ａ及び幅ａを用いてＸ方向ビームサイズを算出する。実際には測定値Ｔ２が予め定めた値となるように縮小レンズの縮小率αの調整を行うことによってＸ方向ビームサイズを一定の値に調整することができる。
【００１８】
また、同様にして、電子ビームをＸ方向と直交するＹ方向に走査を行うことにより主アパーチャ３２ａと補助アパーチャ３２ｃによる検出信号をファラディーカップ３８で得て、その検出信号の微分信号を求め、主アパーチャ３２ａの微分信号の立上り部分が閾値Ｖref を越える時点から補助アパーチャ３２ｃの微分信号の立上り部分が閾値Ｖref を越えるまでの期間Ｔ３を計測し、貫通孔５１，５３夫々の対応する辺の距離Ｂと期間Ｔ３との比と、貫通孔５１のＹ方向幅ｂとから投影面におけるＹ方向ビームサイズを求めることができる。このように、Ｘ方向ビームサイズとＹ方向ビームサイズとを測定することにより非点収差の測定が可能となる。
【００１９】
ところで、微分信号の比較の基準となる閾値Ｖref が多少変動しても、主アパーチャ３２ａ，補助アパーチャ３２ｂ，３２ｃは略同一形状であるため検出信号Ｉ，IIは略同一波形であり、微分信号III ，IVも略同一波形である。このため、閾値Ｖref が変動しても期間Ｔ２の変化はない。従って、閾値Ｖref の変動に拘らず常時、正確なビームサイズを計測することができる。なお、微分信号III ，IVの立下り時点の期間Ｔ２ａ，又はピーク時点の期間Ｔ２ｂ夫々も上記期間Ｔ２と同一であるため、これらのどの期間を選んでも良い。
【００２０】
ところで、複数形成された荷電粒子ビーム（例えば電子ビーム）を全体として所望のビーム形状となるように制御するマルチビーム方式の荷電粒子ビーム露光装置の１つであるブランキングアパーチャアレイ（ＢＡＡ）を用いた電子ビーム露光装置が従来から開発されている。ＢＡＡは図５に示すように、矩形の貫通孔７０とその周囲に形成されたシールド電極７１とブランキング電極７２からなる群を千鳥格子状に複数個配列し、シールド電極７１をグランド電位に設定し、ブランキング電極７２をグランド電位又はある電位に設定することにより、各貫通孔を通過する電子ビームの軌道を制御するものである。
【００２１】
このようなＢＡＡにおいては例えばアパーチャ７５を主アパーチャと決め、この主アパーチャ７５からＸ方向に延在した位置にあるアパーチャ７６と、Ｙ方向に延在した位置にあるアパーチャ７７とを補助アパーチャと決めることにより前述と同様にしてＸ方向ビームサイズ、Ｙ方向ビームサイズ、及び非点収差の測定が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明は、アパーチャを通過した荷電粒子ビームを縮小レンズにより縮小して投影面上を走査し、上記投影面上の試料の露光を行う荷電粒子露光方法において、
上記アパーチャを上記走査方向に互いに離間させて複数配置して、それらを通過する電子ビームを独立にオン／オフし、
上記投影面上の所定位置で荷電粒子ビームを検出し、
上記複数のアパーチャを通過した荷電粒子ビームを走査して、一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されてから次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されるまでの期間と、上記複数のアパーチャの離間距離とから縮小率を求め、上記縮小率と各アパーチャの走査方向幅とから上記投影面上の荷電粒子の走査方向幅であるビームサイズを計算する。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明は、アパーチャを通過した荷電粒子ビームを縮小レンズにより縮小して投影面上を走査し、上記投影面上の試料の露光を行う荷電粒子露光装置において、
上記アパーチャを上記走査方向に互いに離間させて複数配置して、それらを通過する電子ビームを独立にオン／オフする手段と、
上記投影面上の所定位置で荷電粒子ビームを検出する検出手段と、
上記複数のアパーチャを通過した荷電粒子ビームを走査して、一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されてから次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されるまでの期間と、上記複数のアパーチャの離間距離とから縮小率を求め、上記縮小率と各アパーチャの走査方向幅とから上記投影面上の荷電粒子の走査方向幅であるビームサイズを計算する計算手段とを有する。
【００２４】
このため、検出手段で得た検出信号、又はこの検出信号を微分した信号を閾値と比較して荷電粒子ビームの検出時点を決める場合、閾値が変動したとしても一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームの検出時点から次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームの検出時点までの期間は変動することがなく、この変動のない期間とアパーチャの離間距離とアパーチャの幅とから常時正確なビームサイズを求めることができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の荷電粒子露光装置において、前記複数のアパーチャは第１のアパーチャを中心としてＸ方向及びこれと直交するＹ方向に離間した第２，第３のアパーチャであり、
上記第１，第２のアパーチャを通過した荷電粒子ビームをＸ方向に走査し、上記第１，第３のアパーチャを通過した荷電粒子ビームをＹ方向に走査する。
【００２６】
このため、閾値の変動に拘らずＸ方向のビームサイズ、及びＹ方向のビームサイズを常時正確に求めることができ、更にＸ方向、Ｙ方向夫々のビームサイズから非点収差を求めることが可能となる。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の荷電粒子露光装置において、前記第１乃至第３のアパーチャはブランキングアパーチャアレイ内の任意のアパーチャを選定する。
【００２７】
このようにブランキングアパーチャアレイではＸ方向、Ｙ方向に離間するアパーチャを任意に選定してＸ方向のビームサイズ、Ｙ方向のビームサイズ、及び非点収差を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の構成図である。
【図２】アパーチャを説明するための図である。
【図３】アパーチャを説明するための図である。
【図４】本発明の信号波形図である。
【図５】ＢＡＡを説明するための図である。
【図６】従来装置の構成図である。
【図７】従来の信号波形図である。
【符号の説明】
３０電子銃
３１電子ビーム
３２ａ主アパーチャ
３２ｂ補助アパーチャ
３３縮小レンズ
３４対物絞り
３５偏向器
３７ナイフエッジ
３８ファラディーカップ
３９信号処理回路
４０偏向制御回路
４１ＣＰＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charged particle exposure apparatus, and more particularly to an apparatus for exposing a sample using charged particles such as an electron beam.
[0002]
[Prior art]
When forming a device pattern on a wafer, in the case of mass production of a small number of products, a technique of creating a mask or reticle as a parent of the pattern and transferring it onto the wafer with an aligner or stepper is widely used. A charged particle exposure apparatus that deflects and irradiates charged particles such as an electron beam is widely used for dry plate exposure in manufacturing the mask / reticle. In the case of high-mix low-volume production and short delivery time production, charged particle exposure is performed directly on the wafer. The dry plate is obtained by sputtering a metal film for shielding light on a glass substrate and applying a resist sensitive to a beam thereon. In the case of a wafer, the resist is directly applied on the wafer.
[0003]
In such an exposure apparatus, it is necessary to manage such that the beam diameter (beam size) of charged particles is always constant.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a beam measuring apparatus of a conventional exposure apparatus. Although the electron gun 10 to the Faraday cup 18 are installed in the vacuum chamber, they are omitted for easy understanding of the drawings. For the same purpose, equipment not directly related to the present invention is also omitted. The same applies to the other drawings. In the figure, an electron beam 11 emitted from an electron gun 10 is shaped through a main aperture 12, reduced through a reduction lens 13 and an objective aperture 14, and is further electrostatically deflected by a deflector 15 to a focal position where a dry plate is placed. Projected. A Faraday cup 18 having a knife edge 17 is provided on the projection surface.
[0004]
Here, the blanking signal shown in FIG. 7B is supplied from the CPU 21 to the blanking electrode 23 to irradiate the projection surface with the electron beam during the ground level period, and the deflection control circuit 20 is instructed to deflect. A deflection voltage shown in FIG. As a result, the electron beam is scanned in the X direction on the projection surface, and the detection signal shown in FIG. 7C detected by the Faraday cup 18 is supplied to the signal processing circuit 19. The signal processing circuit 19 differentiates the detection signal to obtain a differential signal shown in FIG. 7D, and measures a period T1 in which the differential signal exceeds a predetermined threshold level to estimate the beam size. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional device, since the beam size is measured by comparing the differential signal with the threshold value, the setting of the threshold value itself includes ambiguity, and the beam size varies due to the variation of the threshold value, so that accurate beam size measurement is possible. There was a problem that it could not be done. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a charged particle exposure apparatus capable of accurately measuring the beam size at all times without being affected by fluctuations in the threshold value.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a charged particle exposure method in which a charged particle beam that has passed through an aperture is reduced by a reduction lens and scanned on a projection surface to expose a sample on the projection surface.
A plurality of the apertures are spaced apart from each other in the scanning direction, and an electron beam passing through them is independently turned on / off,
Detecting a charged particle beam at a predetermined position on the projection plane;
The charged particle beam that has passed through the plurality of apertures is scanned, the charged particle beam that has passed through one aperture is detected by the detecting means, and then the charged particle beam that has passed through the next aperture is detected by the detecting means. The reduction ratio is obtained from the period until and the separation distance of the plurality of apertures, and the beam size which is the scanning direction width of the charged particles on the projection plane is calculated from the reduction ratio and the scanning direction width of each aperture.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a charged particle exposure apparatus that scans a projection surface by reducing a charged particle beam that has passed through an aperture by a reduction lens and exposes a sample on the projection surface.
A plurality of apertures spaced apart from each other in the scanning direction, and means for independently turning on / off the electron beams passing through the apertures;
Detecting means for detecting a charged particle beam at a predetermined position on the projection plane;
The charged particle beam that has passed through the plurality of apertures is scanned, the charged particle beam that has passed through one aperture is detected by the detecting means, and then the charged particle beam that has passed through the next aperture is detected by the detecting means. Calculation for calculating a beam size which is a scanning direction width of the charged particle on the projection plane from the period until and a separation distance of the plurality of apertures, and obtaining a reduction rate from the reduction rate and the scanning direction width of each aperture Means.
[0008]
Therefore, when a detection signal obtained by the detection means or a signal obtained by differentiating the detection signal is compared with a threshold value to determine a detection time point of the charged particle beam, even if the threshold value fluctuates, the charged particle beam that has passed through one aperture The period from the detection time to the detection time of the charged particle beam that has passed through the next aperture does not fluctuate, and always obtain an accurate beam size from this fluctuation period, the aperture separation distance, and the aperture width. Can do.
[0009]
The invention according to claim 3 is the charged particle exposure apparatus according to claim 2,
The plurality of apertures are second and third apertures spaced from each other in the X direction and the Y direction orthogonal to the first aperture,
The charged particle beam that has passed through the first and second apertures is scanned in the X direction, and the charged particle beam that has passed through the first and third apertures is scanned in the Y direction.
[0010]
For this reason, the beam size in the X direction and the beam size in the Y direction can always be accurately obtained regardless of the fluctuation of the threshold, and astigmatism can be obtained from the beam sizes in the X direction and the Y direction. Become.
According to a fourth aspect of the present invention, in the charged particle exposure apparatus according to the third aspect,
As the first to third apertures, arbitrary apertures in the blanking aperture array are selected.
[0011]
In this manner, in the blanking aperture array, apertures that are separated in the X direction and the Y direction can be arbitrarily selected to obtain the beam size in the X direction, the beam size in the Y direction, and astigmatism.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the apparatus of the present invention. In the figure, an electron beam 31 emitted from an electron gun 30 is shaped through a main aperture 32a and an auxiliary aperture 32b. The electron beam that has passed through the main aperture 32a and the auxiliary aperture 32b is reduced through the reduction lens 33 and the objective aperture 34, and is further electrostatically deflected by the deflector 35 and projected onto the focal position where the dry plate is placed. A Faraday cup 18 as a detecting means provided with a knife edge 37 is installed on the projection surface. The CPU 41 as the calculation means performs the operation control of the blanking electrodes of the main aperture 32a and the auxiliary aperture 32b through the deflection control circuit 40 and gives instructions to the deflection control circuit 40, and is notified of the processing result from the signal processing circuit 39. Calculate the beam size.
[0013]
Here, the main aperture 32a and the auxiliary aperture 32b will be described with reference to FIGS. 2 is a bottom view as viewed from the reduction lens 33 side of FIG. 1, and FIG. 3 is a side view as viewed from below in FIG. 2 and 3, through holes 51, 52 and 53 are formed in the support member 50. The through hole 51 serves as the main aperture 32a, the through hole 52 serves as the auxiliary aperture 32b, and the through hole 53 serves as the auxiliary aperture 32c (not shown in FIG. 1). On the support member 50, substantially U-shaped shield electrodes 54, 55, 56 and blanking electrodes 57, 58, 59 are erected so as to surround the through holes 51, 52, 53, respectively. The shield electrodes 54 to 56 are grounded by the wiring 60, and blanking signals are supplied to the blanking electrodes 57 to 59 from the terminals 61 to 63, respectively.
[0014]
For example, when the blanking signal at the terminal 61 has a value of 0 (voltage 0 V), there is no potential difference between the blanking electrode 57 and the shield electrode 54 opposed to the blanking electrode 57, so that the electron beam is not deflected and the through hole 51 is deflected. Pass through. That is, the main aperture 32a is opened. When the blanking signal has a value of 1 (voltage V ₁ ), the electron beam passing through the through hole 51 is deflected by an electric field corresponding to the potential difference between the blanking electrode 57 and the shield electrode 54, so that the electron beam passes outside the objective aperture 14. And never reach the projection plane. The distances A and B between the through hole 51 of the main aperture 53a and the through holes 52 and 53 of the auxiliary apertures 53b and 53c are set to predetermined values.
[0015]
Returning to FIG. 1, the CPU 41 issues an instruction to the deflection control circuit 40 to apply the deflection voltage shown in FIG. At the same time, the main blanking signal shown in FIG. 4B is applied to the blanking electrode 57 of the main aperture 32a, and the main aperture 32a is opened during the period when the value is zero. Then, an auxiliary blanking signal shown in FIG. 4C is applied to the blanking electrode 58 of the auxiliary aperture 32b, and the auxiliary aperture 32b is opened during a period when the value is zero. The period of the value 0 of each of the main blanking signal and the auxiliary blanking signal is set so as not to overlap.
[0016]
As a result, first, the electron beam that has passed through the main aperture 32a is scanned in the X direction to reach the Faraday cup 38, and a detection signal indicated by a solid line I in FIG. 4D is obtained. Thereafter, the electron beam passing through the auxiliary aperture 32b reaches the Faraday cup 38 by scanning in the X direction, and a detection signal indicated by a solid line II in FIG. 4D is obtained. This detection signal is supplied to the signal processing circuit 39 and differentiated to be differentiated signals indicated by solid lines III and IV in FIG. The signal processing circuit 39 measures a period T2 from when the rising portion of the differential signal of the main aperture 32a of the solid line III exceeds the threshold value Vref to when the rising portion of the differential signal of the auxiliary aperture 32b of the solid line IV exceeds the threshold value Vref. Notify
[0017]
By the way, since the deflection amount of the deflector 35 is calibrated and the deflection is performed at a constant speed, the period T2 can be regarded as the deflection amount (length) on the projection surface.
Further, the ratio of the known distance (distance between the corresponding sides of the through holes 51 and 52) A shown in FIG. 2 and the measured value T2 represents the reduction ratio α of the reduction lens 33, and the known main aperture 32a. The X-direction beam size on the projection plane can be known from the X-direction width a of the through hole 51 and the reduction ratio α. The CPU 41 calculates the X-direction beam size using the measured value T2, the distance A, and the width a. In practice, the X-direction beam size can be adjusted to a constant value by adjusting the reduction ratio α of the reduction lens so that the measured value T2 becomes a predetermined value.
[0018]
Similarly, a detection signal by the main aperture 32a and the auxiliary aperture 32c is obtained by the Faraday cup 38 by scanning the electron beam in the Y direction orthogonal to the X direction, and a differential signal of the detection signal is obtained. A period T3 from the time when the rising portion of the differential signal of the main aperture 32a exceeds the threshold value Vref to the time when the rising portion of the differential signal of the auxiliary aperture 32c exceeds the threshold value Vref is measured. The Y-direction beam size on the projection plane can be obtained from the ratio between B and the period T3 and the Y-direction width b of the through hole 51. Thus, astigmatism can be measured by measuring the X-direction beam size and the Y-direction beam size.
[0019]
By the way, even if the threshold value Vref used as a reference for comparison of the differential signal slightly varies, the main aperture 32a and the auxiliary apertures 32b and 32c have substantially the same shape, so that the detection signals I and II have substantially the same waveform, and the differential signal III. , IV also have substantially the same waveform. For this reason, even if the threshold value Vref fluctuates, there is no change in the period T2. Therefore, it is possible to always measure an accurate beam size regardless of the fluctuation of the threshold value Vref. Note that the period T2a at the time of falling of the differential signals III and IV or the period T2b at the peak time are the same as the period T2, and any of these periods may be selected.
[0020]
By the way, a blanking aperture array (BAA), which is one of multi-beam type charged particle beam exposure apparatuses that controls a plurality of formed charged particle beams (for example, electron beams) so as to have a desired beam shape as a whole, is used. The conventional electron beam exposure apparatus has been developed. As shown in FIG. 5, the BAA has a plurality of groups of rectangular through holes 70 and shield electrodes 71 and blanking electrodes 72 formed around the rectangular through holes 70 arranged in a staggered pattern, and the shield electrodes 71 are set to the ground potential. By setting the blanking electrode 72 to the ground potential or a certain potential, the trajectory of the electron beam passing through each through hole is controlled.
[0021]
In such a BAA, for example, the aperture 75 is determined as the main aperture, and the aperture 76 at the position extending in the X direction from the main aperture 75 and the aperture 77 at the position extending in the Y direction are determined as the auxiliary apertures. Thus, the X direction beam size, the Y direction beam size, and astigmatism can be measured in the same manner as described above.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 is a charged particle exposure method in which the charged particle beam that has passed through the aperture is reduced by a reduction lens, scanned on the projection surface, and the sample on the projection surface is exposed.
A plurality of the apertures are spaced apart from each other in the scanning direction, and an electron beam passing through them is independently turned on / off,
Detecting a charged particle beam at a predetermined position on the projection plane;
The charged particle beam that has passed through the plurality of apertures is scanned, the charged particle beam that has passed through one aperture is detected by the detecting means, and then the charged particle beam that has passed through the next aperture is detected by the detecting means. The reduction ratio is obtained from the period until and the separation distance of the plurality of apertures, and the beam size which is the scanning direction width of the charged particles on the projection plane is calculated from the reduction ratio and the scanning direction width of each aperture.
[0023]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a charged particle exposure apparatus that scans a projection surface by reducing a charged particle beam that has passed through an aperture by a reduction lens and exposes a sample on the projection surface.
A plurality of apertures spaced apart from each other in the scanning direction, and means for independently turning on / off the electron beams passing through the apertures;
Detecting means for detecting a charged particle beam at a predetermined position on the projection plane;
The charged particle beam that has passed through the plurality of apertures is scanned, the charged particle beam that has passed through one aperture is detected by the detecting means, and then the charged particle beam that has passed through the next aperture is detected by the detecting means. Calculation for calculating a beam size which is a scanning direction width of the charged particle on the projection plane from the period until and a separation distance of the plurality of apertures, and obtaining a reduction rate from the reduction rate and the scanning direction width of each aperture Means.
[0024]
Therefore, when a detection signal obtained by the detection means or a signal obtained by differentiating the detection signal is compared with a threshold value to determine a detection time point of the charged particle beam, even if the threshold value fluctuates, the charged particle beam that has passed through one aperture The period from the detection time to the detection time of the charged particle beam that has passed through the next aperture does not fluctuate, and always obtain an accurate beam size from this fluctuation period, the aperture separation distance, and the aperture width. Can do.
[0025]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the charged particle exposure apparatus according to the second aspect, wherein the plurality of apertures are separated from each other in the X direction and the Y direction perpendicular to the first aperture with the first aperture as a center. 3 aperture,
The charged particle beam that has passed through the first and second apertures is scanned in the X direction, and the charged particle beam that has passed through the first and third apertures is scanned in the Y direction.
[0026]
For this reason, the beam size in the X direction and the beam size in the Y direction can always be accurately obtained regardless of the fluctuation of the threshold, and astigmatism can be obtained from the beam sizes in the X direction and the Y direction. Become.
According to a fourth aspect of the present invention, in the charged particle exposure apparatus according to the third aspect, the first to third apertures are arbitrary apertures in a blanking aperture array.
[0027]
In this manner, in the blanking aperture array, apertures that are separated in the X direction and the Y direction can be arbitrarily selected to obtain the beam size in the X direction, the beam size in the Y direction, and astigmatism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an aperture.
FIG. 3 is a diagram for explaining an aperture;
FIG. 4 is a signal waveform diagram of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining BAA.
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional apparatus.
FIG. 7 is a conventional signal waveform diagram.
[Explanation of symbols]
30 Electron gun 31 Electron beam 32a Main aperture 32b Auxiliary aperture 33 Reduction lens 34 Objective aperture 35 Deflector 37 Knife edge 38 Faraday cup 39 Signal processing circuit 40 Deflection control circuit 41 CPU

Claims

アパーチャを通過した荷電粒子ビームを縮小レンズにより縮小して投影面上を走査し、上記投影面上の試料の露光を行う荷電粒子露光方法において、
上記アパーチャを上記走査方向に互いに離間させて複数配置して、それらを通過する電子ビームを独立にオン／オフし、
上記投影面上の所定位置で荷電粒子ビームを検出し、
上記複数のアパーチャを通過した荷電粒子ビームを走査して、一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されてから次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されるまでの期間と、上記複数のアパーチャの離間距離とから縮小率を求め、上記縮小率と各アパーチャの走査方向幅とから上記投影面上の荷電粒子の走査方向幅であるビームサイズを計算することを特徴とする荷電粒子露光方法。In the charged particle exposure method in which the charged particle beam that has passed through the aperture is reduced by a reduction lens and scanned on the projection surface to expose the sample on the projection surface.
A plurality of the apertures are spaced apart from each other in the scanning direction, and an electron beam passing through them is independently turned on / off,
Detecting a charged particle beam at a predetermined position on the projection plane;
The charged particle beam that has passed through the plurality of apertures is scanned, and the charged particle beam that has passed through one aperture is detected by the detecting means, and then the charged particle beam that has passed through the next aperture is detected by the detecting means. And calculating the beam size, which is the scanning direction width of the charged particles on the projection plane, from the reduction ratio and the scanning direction width of each aperture. A charged particle exposure method characterized by the above.

アパーチャを通過した荷電粒子ビームを縮小レンズにより縮小して投影面上を走査し、上記投影面上の試料の露光を行う荷電粒子露光装置において、
上記アパーチャを上記走査方向に互いに離間させて複数配置して、それらを通過する電子ビームを独立にオン／オフする手段と、
上記投影面上の所定位置で荷電粒子ビームを検出する検出手段と、
上記複数のアパーチャを通過した荷電粒子ビームを走査して、一つのアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されてから次のアパーチャを通過した荷電粒子ビームが上記検出手段で検出されるまでの期間と、上記複数のアパーチャの離間距離とから縮小率を求め、上記縮小率と各アパーチャの走査方向幅とから上記投影面上の荷電粒子の走査方向幅であるビームサイズを計算する計算手段とを有することを特徴とする荷電粒子露光装置。In the charged particle exposure apparatus that scans the projection surface by reducing the charged particle beam that has passed through the aperture with a reduction lens, and exposing the sample on the projection surface,
A plurality of apertures spaced apart from each other in the scanning direction, and means for independently turning on / off the electron beams passing through the apertures;
Detecting means for detecting a charged particle beam at a predetermined position on the projection plane;
The charged particle beam that has passed through the plurality of apertures is scanned, and the charged particle beam that has passed through one aperture is detected by the detecting means, and then the charged particle beam that has passed through the next aperture is detected by the detecting means. Calculation for calculating a beam size which is a scanning direction width of the charged particles on the projection plane from the period until and a separation distance of the plurality of apertures, and obtaining a reduction rate from the reduction rate and the scanning direction width of each aperture A charged particle exposure apparatus.

請求項２記載の荷電粒子露光装置において、
前記複数のアパーチャは第１のアパーチャを中心としてＸ方向及びこれと直交するＹ方向に離間した第２，第３のアパーチャであり、
上記第１，第２のアパーチャを通過した荷電粒子ビームをＸ方向に走査し、上記第１，第３のアパーチャを通過した荷電粒子ビームをＹ方向に走査することを特徴とする荷電粒子露光装置。The charged particle exposure apparatus according to claim 2.
The plurality of apertures are second and third apertures spaced from each other in the X direction and the Y direction orthogonal to the first aperture,
A charged particle exposure apparatus that scans the charged particle beam that has passed through the first and second apertures in the X direction and that scans the charged particle beam that has passed through the first and third apertures in the Y direction. .

請求項３記載の荷電粒子露光装置において、
前記第１乃至第３のアパーチャはブランキングアパーチャアレイ内の任意のアパーチャを選定することを特徴とする荷電粒子露光装置。The charged particle exposure apparatus according to claim 3.
The charged particle exposure apparatus according to claim 1, wherein any one of the first to third apertures in a blanking aperture array is selected.